JP2009037717A - 対物光学素子及び光ピックアップ装置 - Google Patents
対物光学素子及び光ピックアップ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009037717A JP2009037717A JP2007289588A JP2007289588A JP2009037717A JP 2009037717 A JP2009037717 A JP 2009037717A JP 2007289588 A JP2007289588 A JP 2007289588A JP 2007289588 A JP2007289588 A JP 2007289588A JP 2009037717 A JP2009037717 A JP 2009037717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- objective lens
- wavelength
- light beam
- information recording
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
【課題】複雑な機構を用いることなく、低コストで、4種類の光ディスクの互換使用を可能とする光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供する。
【解決手段】前記第1レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、前記第2レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ2の光束が前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ3の光束が前記第4光ディスクの情報記録面に集光するようになっている
【選択図】図10
【解決手段】前記第1レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光する少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、前記第2レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯に分割されてなり、当該複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ2の光束が前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ3の光束が前記第4光ディスクの情報記録面に集光するようになっている
【選択図】図10
Description
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び/又は再生を行える光ピックアップ装置及び対物光学素子に関する。
近年、波長400nm程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び/又は再生(以下、「記録及び/又は再生」を「記録/再生」と記載する)を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、NA0.85、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるBlu−ray Disc(以下、BDという)では、DVD(NA0.6、光源波長650nm、記憶容量4、7GB)と同じ大きさである直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり23〜27GBの情報の記録が可能であり、又、NA0.65、光源波長405nmの仕様で情報記録/再生を行う光ディスク、いわゆるHD DVD(以下、HDという)では、直径12cmの光ディスクに対して、1層あたり15〜20GBの情報の記録が可能である。このような光ディスクを高密度光ディスクと呼ぶ。
また、現在において、多種多様な情報を記録したDVDやCD(コンパクトディスク)が販売されている現実をふまえると、一台のプレーヤーで可能な限り様々なタイプの光ディスクに対して適切に情報の記録/再生ができるようにすることが望まれている。更に、光ピックアップ装置がノート型パソコン等に搭載されることも考慮すると、複数種の光ディスクに対する互換性を有するのみでは足らず、そのコンパクト化を更に推進する事が重要である。
ここで、光ピックアップ装置において、単一の対物レンズを用いて異なる光ディスクの互換使用が可能になれば、コンパクト化を実現する上で好ましいと言える。ところが、高密度光ディスクの仕様を考慮すると、対物レンズの共通化を図ることは技術的に難易度が高く、コストアップになる可能性がある。特に、BDとHDとでは、保護基板厚が異なるにも関わらず、同じ波長の光束を使用するので、回折構造を用いて収差補正を行うことができず、対物レンズの共通化が難しいという実情がある。
光ピックアップ装置において、異なる4種の光ディスクに対する「互換」と「コンパクト化」を両立させ、更に好ましい光学性能を得るために、2つの対物レンズを用いる試みがある。かかる試みにおいて、開口数が近いことから、BD専用の対物レンズと、HD/DVD/CD共用の対物レンズの2つを用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載されるように、BDで使用する光束の波長と、HDで使用する光束の波長が同じであるために、青紫色半導体レーザから出射された光束を、BD専用の対物レンズと、HD/DVD/CD共用の対物レンズに振り分ける構成が必要となる。
特開2007−4875号公報
特開2007−18566号公報
特開2007−73173号公報
特開2007−26540号公報
ここで、上記の特許文献1に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに液晶を必要とするため、電力の供給、電気的制御などが必要となり、機構が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題がある。又、特許文献2〜4に記載された光ピックアップ装置は、光束の振り分けに特殊な偏光方式を用いているために、構成が複雑となり、調整誤差が生じやすく再現性も低下するという問題がある。
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、複雑な機構を用いることなく、低コストで、4種類の光ディスクの互換を可能とする対物光学素子及び光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の光学素子は、単一又は複数の光源と、第1対物レンズ部及び第2対物レンズ部とを有し、前記第1対物レンズ部は、波長λ1の光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ1の光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行い、前記第2対物レンズ部は、波長λ2(λ1<λ2)の光束を厚さt3(t3≧t2)の保護層を有する第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ3(λ2≦λ3)の光束を厚さt4(t3<t4)の保護層を有する第4光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の光学素子において、
前記光学素子は前記第1対物レンズ部と前記第2対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第1レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、
前記第2レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする。
前記光学素子は前記第1対物レンズ部と前記第2対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第1レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光しない少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、
前記第2レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする。
本発明によれば、前記第1光ディスク用領域を通過した前記波長λ1の光束を前記第1光ディスクの情報記録面に集光することが出来、且つ前記第2光ディスク用領域を通過した通過した前記波長λ1の光束を前記第2光ディスクの情報記録面に集光することにより、同じ第1対物レンズ部を用いて、同じ波長λ1の光束を振り分けることができ、例えば回折構造等による振り分けに対して光の利用効率を高く維持でき、輪帯ピッチを大きくとれることから製造容易性も向上する。又、前記第2対物レンズ部は、前記波長λ2の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記波長λ3の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光することができるので、光路切替機構を設ける必要がなく、装置の低コスト化・簡素化を図れる。更に、波長λ1〜λ3の光束の光路の一部を共用したり、完全に分離したりすることができ、光学系のレイアウトの自由度が向上する。以上により、4種類の光ディスクのいずれに対しても適切に情報を記録/再生できる。また、本発明の光学素子は、個々に成形した2つのレンズを用いる場合に比べて、フランジ部を共通化できるため、レンズ間の間隔を狭められるというメリットがある。また、組み立て調整の簡易化や低コスト化を図ることができるというメリットもある。尚、第2対物レンズ部の構成としては、第1対物レンズ部のように、第3光ディスクで使用する領域と、第4光ディスクで使用する領域とを分割したタイプでも良いが、波長λ2が波長λ3と異なる場合には、回折効果を有効に利用できるので、回折構造による振り分けとすることが望ましい。
請求項2に記載の光学素子は、請求項1に記載の発明において、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ2の光束が前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ3の光束が前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする。
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする。
請求項3に記載の光学素子は、請求項1又は2に記載の発明において、前記波長λ2は、前記波長λ3と等しいことを特徴とするので、単一の光源を用いることが出来、装置の低コスト化・簡素化を図れる。
請求項4に記載の光学素子は、請求項1又は2に記載の発明において、前記波長λ2は前記波長λ3と異なり、前記光源は、前記波長λ2の光束を出射する第1の発光部と、前記波長λ3の光束を出射する第2の発光部とを有することを特徴とするので、入手しやすい光源を用いて適切な集光スポットを形成することができる。
請求項5に記載の光学素子は、請求項4に記載の発明において、前記第1の発光部と前記第2の発光部とは、同一のパッケージに収容されていることを特徴とするので、装置のコンパクト化を図れる。
請求項6に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であることを特徴とする。
請求項7に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であることを特徴とする。
請求項8に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に偶数であることを特徴とする。
請求項9に記載の光学素子は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に奇数であることを特徴とする。
請求項10に記載の光学素子は、請求項1に記載の発明において、前記第2対物レンズ部は、光軸を含む中央領域と、当該中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも2つの領域に分割され、
前記中央領域と前記複数の領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする。
前記中央領域と前記複数の領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする。
前記光学素子をこのように構成することで、金型構造や成形時の調整を良好にするという効果が得られる。
請求項11に記載の光学素子は、請求項10に記載の発明において、前記周辺領域には、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する光路差付与構造が形成されていることを特徴とするので、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束をフレアにすることができる。
請求項12に記載の光学素子は、請求項1〜11のいずれかに記載の発明において、 第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項13に記載の光学素子は、請求項1〜11のいずれかに記載の発明において、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする。
請求項14に記載の光学素子は、請求項13に記載の発明において、前記第1対物レンズ部はガラス製であり、前記第2対物レンズ部はプラスチック製であることを特徴とする。
請求項15に記載の光ピックアップ装置は、請求項1〜14のいずれかに記載の光学素子を用いたことを特徴とする。
本発明の光ピックアップ装置は、第1光ディスク〜第4光ディスクに対して互換可能に情報の記録/再生行うものである。光ピックアップ装置は、波長λ1〜波長λ3の光束を出射する少なくとも一つの光源を有する。さらに、光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ1の光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させる第1対物レンズ部と、波長λ2の光束を第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面上に集光させる第2対物レンズ部とを有する光学素子を備える集光光学系を有する。また、光ピックアップ装置は、第1光ディスク〜第4光ディスクの情報記録面からの各反射光束を受光する受光素子を有する。
光ピックアップ装置は、波長λ1の光束を出射する第1光源の他に、波長λ2の光束を出射する第2光源及び/又は波長λ3の光束を出射する第3光源を有することが好ましい。
第1光ディスクは、厚さがt1の保護基板と情報記録面とを有する。第2光ディスクは厚さがt2(t1<t2)の保護基板と情報記録面とを有する。第1光ディスクと第2光ディスクは、記録/再生に用いられる光束の波長が同じである。第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDであることが好ましいが、これに限られるものではない。第3光ディスクや第4光ディスクを用いる場合、第3光ディスクは、厚さがt3(t2≦t3)の保護基板と情報記録面とを有する。第4光ディスクは、厚さがt4(t3<t4)の保護基板と情報記録面とを有する。第3光ディスクがDVDであり、第4光ディスクがCDであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第1光ディスク、第2光ディスク、第3光ディスク又は第4光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。
BDは、NA0.85の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.1mm程度である。また、HDは、NA0.65乃至0.67の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度である。更に、DVDとは、NA0.60〜0.67程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが0.6mm程度であるDVD系列光ディスクの総称であり、DVD−ROM、DVD−Video、DVD−Audio、DVD−RAM、DVD−R、DVD−RW、DVD+R、DVD+RW等を含む。また、本明細書においては、CDとは、NA0.45〜0.51程度の対物光学素子により情報の記録/再生が行われ、保護基板の厚さが1.2mm程度であるCD系列光ディスクの総称であり、CD−ROM、CD−Audio、CD−Video、CD−R、CD−RW等を含む。尚、記録密度については、BDの記録密度が最も高く、次いでHD、DVD、CDの順に低くなる。
なお、保護基板の厚さt1、t2、t3、t4に関しては、以下の条件式(1)、(2)、(3)、(4)を満たすことが好ましいが、これに限られない。
0.0750mm≦t1≦0.1125mm (1)
0.5mm≦t2≦0.7mm (2)
0.5mm≦t3≦0.7mm (3)
1.0mm≦t4≦1.3mm (4)
0.5mm≦t2≦0.7mm (2)
0.5mm≦t3≦0.7mm (3)
1.0mm≦t4≦1.3mm (4)
本明細書において、第1光源、第2光源又は第3光源などの光源は好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。
また、第1光ディスクとしてBDを用い、第2光ディスクとしてHDを用いる場合、第1光源から射出される波長λ1の光束の波長λ1は、380nm以上、450nm以下であることが好ましい。また、第3光ディスクとしてDVDを用い、第4光ディスクとしてCDを用いる場合、第2光源から射出される波長λ2の光束の波長λ2は好ましくは630nm以上、670nm以下であって、第3光源から射出される波長λ3の光束の波長λ3は好ましくは、760nm以上、820nm以下である。但し、波長λ2と波長λ3を同一波長とし、第3光ディスクと第4光ディスクの記録及び/又は再生を共通の光源により行うようにしてもよい。
受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物光学素子を移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に2つのサブの光検出器を設け、当該2つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光部を有していてもよい。
集光光学系は、光学素子を有する。光学素子の第1レンズ部は、波長λ1の光束を第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光し、波長λ1の光束を第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光する。光学素子の第2対物レンズ部は、波長λ2の光束を第3光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光し、波長λ3の光束を第4光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光する。集光光学系は、光学素子のみを有していても良いが、光学素子の他にコリメートレンズ等のカップリングレンズやビームエキスパンダーを有していてもよい。カップリングレンズとは、光学素子の対物レンズ部光学素子と光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。ビームエキスパンダーとは、光学素子の対物レンズ部と光源の間に配置され、光束の発散角は変えず、光束の径を変えるレンズ群のことをいう。また、コリメートレンズは、カップリングレンズの一種であって、コリメートレンズに入射した光束を平行光に変えるレンズをいう。更に集光光学系は、光源から射出された光束を、情報の記録再生に用いられるメイン光束と、トラッキング等に用いられる二つのサブ光束とに分割する回折光学素子などの光学素子を有していてもよい。
本明細書において、対物レンズ部とは、光ピックアップ装置において光ディスクが装填された状態で光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。光学素子は、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂などで光路差付与構造などを設けたハイブリッドレンズであってもよい。光学素子が複数の対物レンズ部を有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は、光路差付与構造を有していてもよい。また、光学素子の対物レンズ部は屈折面が非球面であることが好ましい。
また、光学素子の対物レンズ部をプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料を使用するのが好ましく、環状オレフィン系の中でも、波長405nmに対する温度25℃での屈折率が1.54乃至1.60の範囲内であって、−5℃から70℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長405nmに対する屈折率変化率dN/dT(℃-1)が−20×10-5乃至−5×10-5(より好ましくは、−10×10-5乃至−8×10-5)の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズ部をプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。
第1光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA1とし、第2光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA2(NA1>NA2)とし、第3光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA3(NA2≧NA3)とし、第4光ディスクに対して情報を再生及び/又は記録するために必要な対物光学素子の像側開口数をNA4(NA3>NA4)とする。NA1は、0.8以上、0.9以下であることが好ましい。NA2及びNA3は、0.55以上、0.7以下であることが好ましい。また、NA4は、0.4以上、0.55以下であることが好ましい。
光学素子の第1対物レンズ部の光学面は、少なくとも光軸を含む第1領域と、第1領域の周囲の第2領域とに分けられる。この第1領域と第2領域とは、対物光学素子の光学面上の第1領域と第2領域において、明確な構造の差異を設けてもよい。一方、対物光学素子に構成上明確な領域を設けずに、便宜上の領域としてもよい。また、第2領域の周囲に、更に第3領域を有していてもよい。
第1対物レンズ部の第1領域を通過した波長λ1の光束は、第1光ディスク及び第2光ディスクの記録/再生に用いられ、第2領域を通過した波長λ1の光束は、第1光ディスクの記録/再生に用いられ、第2光ディスクの記録/再生には用いられないようにしても良い。この場合、第1領域は、第1光ディスクと第2光ディスクの両方に用いられる所謂、共用領域(後述する第1光ディスク用領域+第2光ディスク用領域)であり、第2領域は、第1光ディスクのみに用いられる所謂、専用領域(後述する第1光ディスク用領域)である、とも言える。第1領域は、NA2以下の領域である事が好ましく、第2領域は、NA2より大きく、NA1以下の領域であることが好ましい。例えば、第1光ディスクがBDであり、第2光ディスクがHDである場合、第1領域は、像側開口数(NA)が0.65以下の領域である事が好ましく、第2領域は、像側開口数が0.65より大きく、0.85以下の領域であることが好ましい。
第1対物レンズ部を別の観点で捉える場合、対物光学素子の光学面が同心円状の複数の領域に分割され、当該複数の領域が少なくとも一つの第1光ディスク用領域と少なくとも一つの第2光ディスク用領域とを有しているとも言える。尚、第1光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光され、第2光ディスクの情報記録面上に集光されず、第2光ディスク領域を通過した第1光束は、第2光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光され、第1光ディスクの情報記録面上に集光されない。
即ち、第1光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなり、第2光ディスクの情報記録面上では、情報の記録/再生ができないほどに収差が大きい。逆に、第2光ディスク用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上では、情報の記録/再生ができないほどに収差が大きくなり、第2光ディスクの情報記録面上では、収差が非常に小さくなる。
また、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域は交互に設けられていることが好ましいが、これに限られない。光軸を含む最も中心の領域は、第1光ディスク用領域であっても、第2光ディスク用領域であってもよい。例えば、図1は、光軸を含む最も中央の領域が非球面屈折面である第1光ディスク用領域BA1であり、その周囲に光路差付与構造を有する第2光ディスク用領域HAがあり、更にその周囲に非球面屈折面である第1光ディスク用領域BA2がある。
また、第1対物レンズ部は、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域のみを有していることが好ましいが、少なくとも一つの共用領域を有していてもよい。共用領域を通過した第1光束は、第1光ディスクの情報記録面上に情報の記録/再生ができるように集光され、且つ、共用領域を通過した第1光束は第2光ディスクの情報記録面上にも情報の記録/再生ができるように集光される。この場合、共用領域は光軸を含む最も内側の領域であることが好ましい。
また、第1対物レンズ部は、温度変化時や波長変化時に収差変化を補正するための光路差付与構造を有していてもよい。なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び/又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。
この第1の例においては、第1光ディスク用領域及び第2光ディスク用領域は、共に屈折面であることが好ましく、この場合、屈折作用を利用して、第1光ディスク用領域を通過した光束を第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、第2光ディスク用領域を通過した光束を第2光ディスクの情報記録面上に集光させるということを成し遂げている。このような構成とすることで、光ディスクの情報記録面上での反射光が補正面を通過する際に、光量のロスを低減する事ができるため好ましい。この場合、受光素子として比較的低感度の受光素子を用いることが可能となるので、光ピックアップ装置のコストを削減することが可能となる。しかしながら、第1対物レンズ部に第1光ディスク用領域及び第2光ディスク用領域を設けず、代わりに、回折構造を設け、第1対物レンズ部を通過する第1光束を、回折作用を利用してm次の回折光とn次の回折光に振り分け、m次の回折光を第1光ディスクの情報記録面に集光させ、n次の回折光を第2光ディスクの情報記録面に集光させるようにしてもよい。
対物光学素子の第1対物レンズ部において、その非球面の第1領域に段差を設け、それによって複数の領域(第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域)に分割し、第2領域(第1光ディスク用領域)は屈折面のままとしてもよい。尚、第1領域中の第1光ディスク用領域と第2領域(第1光ディスク用領域)とは、同じ非球面形状とし、第2光ディスク用領域はそれと異なる形状の非球面形状とする事が好ましい。
また、対物光学素子の製造を容易にするという観点から、第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを併せた輪帯数が、3以上、10以下であることが好ましい。輪帯数を3とする場合、例えば、第1対物レンズ部の断面を示す図1に示すような、光軸を含む最も中央の領域を第1光ディスク用領域BA1とし、その周りを第2光ディスク用領域HA、更にその周りの最外周の領域(第2領域)を第1光ディスク用領域BA2とする例などが考えられる。尚、本発明者は、鋭意研究の結果、スポットのサイドロープを小さくし、しかも、対物光学素子の製造を容易にするという観点からは、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とを合わせた輪帯数を5以上、10以下とすることが好ましいことを見出した。更に好ましくは、輪帯数を6以上、10以下とすることである。
次に、第2光ディスクの記録/再生を行う際に、第1光ディスク用領域を通過した光束が、デフォーカスエリアにかぶらないようにするために、第1光ディスク用領域を通過した光束が、第2光ディスクの情報記録面上でフレアになるような第1対物レンズ部であることが好ましい。尚、具体的に「フレアにする」とは、第2光ディスクの情報記録面上で第1光ディスク用領域を通過した光がドーナツ型領域に分布することをいう。特に、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、そのドーナツ型領域の内径をΦ0.030mm以上となるようにすることが好ましい。複数のドーナツ型領域となる場合には、各ドーナツ型領域の内径のうち、最も小さい径がΦ0.030mm以上であることが好ましい。また、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合に、良好なフレアを発生させるためには、第1光ディスク(BD)における第1対物レンズ部のワーキングディスタンス(WDBD)と、第2光ディスク(HD)における第1対物レンズ部のワーキングディスタンス(WDHD)との差の値を(WDBD−WDHD)、−0.36(mm)以上、0.17(mm)以下とすることが好ましい。より好ましくは、−0.10(mm)以上、0.15(mm)以下とすることである。別の観点からは、以下の条件式(5)を満たすことが好ましい。
2・f1・NA1´> 2・f2・NA2´ (5)
尚、f1は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の焦点距離、f2は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第2光ディスク用領域の焦点距離、NA1´は第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、NA2´物光学素子の第2光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。
2・f1・NA1´> 2・f2・NA2´ (5)
尚、f1は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の焦点距離、f2は波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第2光ディスク用領域の焦点距離、NA1´は第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数、NA2´物光学素子の第2光ディスク用領域の正弦条件を満足する最大開口数を示す。
また、適切なスポット径を得るためには、第1対物レンズ部は以下の条件を満たすことが好ましい。
先ず、光軸を含む最も中心に近い領域が第2光ディスク用領域である場合は、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA1よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・NA1より小さくすることが好ましい。尚、f1とは、波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域の焦点距離であり、NA1は、第1光ディスクの記録/再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第1光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.85よりも小さい事が好ましい。また、第1光ディスク用領域の最大有効径を、2・f1・0.85より小さくすることが好ましい。
次に、光軸を含む最も中心に近い領域が第1光ディスク用領域である場合は、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、NA2よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・NA2より小さくすることが好ましい。尚、f2とは、波長λ1の光束における第1対物レンズ部の第2光ディスク用領域の焦点距離であり、NA2は、第2光ディスクの記録/再生に必要と規格で定められている像側開口数を示す。例えば、第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、第2光ディスク用領域の最大像側開口数が、0.65よりも小さい事が好ましい。また、第2光ディスク用領域の最大有効径を、2・f2・0.65より小さくすることが好ましい。
次に、光学素子の第1対物レンズ部の軸外特性を良好にするための構成として、1)第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を変えるか、または、2)例えば、図2に示すように、第2光ディスク用領域に光路差付与構造を設ける、等の構成が考えられる。尚、ここでいう軸外特性を良好にするとは、光束が0.5°の斜入射で対物光学素子に入射したときに、波面収差が0.1RMS以下となることをいう。
1)の第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との非球面形状を異ならせる構成の場合、第1光ディスクの記録/再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス(WD1)と、第2光ディスクの記録/再生時における対物光学素子のワーキングディスタンス(WD2)との差の絶対値(|WD1−WD2|)を0.1(mm)以上とするように設計する事が好ましい。
一方で、光学面において大きな段差を生じさせないようにするためには、2)のように第2光ディスク用領域に光路差付与構造を設けることにより、軸外特性を良好にする事が好ましい。他の設計条件に応じて、上述の1)の方法とするか、2)の方法とするかを使い分ければよい。
尚、光学素子の第1対物レンズ部における光ディスク側の光学面において、第1光ディスクの記録/再生に用いられる光束が通過する領域と、第2光ディスクの記録/再生に用いられる光束が通過する領域とが、重ならないような対物光学素子であると、光量のロスを減らすことができるため好ましい。この観点を重視する場合は、輪帯数が少ない方が好ましい。例えば、3輪帯の第1対物レンズ部であることが好ましい。第1対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良いし、第2対物レンズ部の輪帯数は奇数でも偶数でも良い。
また、対物光学素子を薄型化すると言う観点からは、第1対物レンズ部の光学面表面に段差を設け、その段差はその段差を境とする光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる段差であることが望ましい。例えば、図3に示す例は、図1に示す第1対物レンズ部に対し、中央の領域である第1光ディスク用領域において第1対物レンズ部を薄型化する段差をさらに設けた例である。尚、このような段差を設けた場合でも球面収差と、正弦条件が必要な程度に補正されていることが望ましい。
図3に示す例に限らず、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域との間の段差が、薄型化に寄与する段差であっても良い。また第1対物レンズ部がプラスチックからなる場合は、プラスチックの温度変化で生じる球面収差変化を、温度変化に伴うレーザ発振波長の変化によって補うような回折作用を生じる段差であっても良い。また第1対物レンズ部がガラスからなる場合は、温度変化の影響が小さいので、温度特性を劣化させることなく深い段差を得ることが容易である。
第1対物レンズ部の光学面に設けられたすべての段差の、光軸方向の符号込みの長さの和Δ(符号は、各段差の光軸に近い側の領域が遠い側の領域よりも光路が短くなる場合を正とする)は以下の条件式(6)を満たすことが望ましい。
0.1mm ≦ Δ ≦ 1.0mm (6)
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が+1であって、負の長さの値が−0.5であった場合は、(+1)+(−0.5)=+0.5、即ち、+0.5が「符号込みの長さの和」である。
0.1mm ≦ Δ ≦ 1.0mm (6)
下限以上であると薄型化の効果が大きく、上限以下であると、薄型化しながら正弦条件を必要な程度に補正することが出来る。尚、「符号込みの長さの和」とは、正の長さの値と、負の長さの値が共に存在していた場合、それらをそのまま足すことをいう。例えば、正の長さの値が+1であって、負の長さの値が−0.5であった場合は、(+1)+(−0.5)=+0.5、即ち、+0.5が「符号込みの長さの和」である。
尚、図1に示すように、第1対物レンズ部に、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域を設ける場合、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる可能性がある。この様な大きな段差は、第1対物レンズ部を金型を用いて成形する場合、金型から第1対物レンズ部を抜く際の支障となる可能性があり、対物光学素子の製造がより困難なものとなる。そこで、各領域の境界で大きな段差(例えば、光軸方向に50μm以上の段差)を生じる場合には、金型から抜きやすくするために、その段差部分に光軸に対して傾いている傾斜面(テーパ)を設けることが好ましい。例えば、図1に示すような、中間の領域が光軸方向に凹んでいる形状の場合には、図4に示すように、段差面が光軸の方を向いている面SS1のみを傾斜面とし、段差面が光軸とは逆の方向を向いている面SS2は傾斜面としないことが、光学性能に与える影響を最低限にし、テーパを設ける事による光量のロスを低減でき、金型から抜きやすくできるため、好ましい。
更に、補正面の構造に、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を、重ね合わせてもよい。好ましい例の一つは、第1対物レンズ部の第1光ディスク用領域に、温度変化時や波長変化時に発生する収差の変化を補正する事を目的とした光路差付与構造を設ける構成である。尚、上述では、光路差付与構造を、光源側の光学面に設ける例について記載しているが、上述の目的のための光路差付与構造を、光ディスク側の光学面に設けるようにしてもよい。
次に、第1対物レンズ部の段差の段差量について説明する。段差量の例としては、大きく3通りに分けられる。
第1の例は、第1対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のa倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、aは、0以外の任意の正の整数である。この場合、段差量d1は、以下の式(7)で表すことができる。
d1=a・λ1/(n−1) (7)
但し、nは、波長λ1の光束における補正面を有する光学素子の屈折率である。
d1=a・λ1/(n−1) (7)
但し、nは、波長λ1の光束における補正面を有する光学素子の屈折率である。
第2の例は、第1対物レンズ部段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のb倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、bは、0又は任意の正の整数とxの和である。xは、0.4以上、0.6以下の任意の値である。この場合、段差量d2は、以下の式(8)で表すことができる。
d1=b・λ1/(n−1) (8)
d1=b・λ1/(n−1) (8)
第3の例は、第1対物レンズ部の段差の段差量が、波長λ1の光束に対して波長λ1のc倍の光路差を与える段差量である場合である。尚、cは、0又は任意の正の整数とyの和である。yは、0より大きく、0.4未満か、0.6より大きく、1未満の任意の値である。この場合、段差量d3は、以下の式(9)で表すことができる。
d1=c・λ1/(n−1) (9)
d1=c・λ1/(n−1) (9)
また、本発明の光学素子の第1対物レンズ部を、第1光ディスク、第2光ディスクを含む複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させたハイブリッド光ディスクに適用する場合、第1光ディスクにおける第1対物レンズ部のワーキングディスタンス(WD1)と、第2光ディスクにおける第1対物レンズ部のワーキングディスタンス(WD2)とが異なることが好ましい。第1光ディスクがBDであって、第2光ディスクがHDである場合、即ち、BDとHDとを積層させたハイブリッド光ディスクを用いる場合、更に好ましくは、これらのワーキングディスタンスの差の値を(WD1−WD2)、50μm以上、250μm以下とする事が好ましい。更に好ましくは、100μm以上、250μm以下とする事である。尚、複数種類の光ディスクの記録層を一枚の光ディスクに積層させた例としては、特開2007−42254に開示されているBD/HD/DVDの各記録層を片面に積層したハイブリッドディスクなどが挙げられる。
第2対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有する。第2対物レンズ部として適用可能な態様としては、大きく2つの種類に分類される。
一つ目の態様は以下である。第2対物レンズ部の複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した波長λ2の光束が第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した波長λ3の光束が第4光ディスクの情報記録面に集光する。また、第2対物レンズ部における複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した少なくとも一つの輪帯は、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する。そして、第2対物レンズ部における複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光する。
即ち、第1の態様は、第2対物レンズ部が、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する第4光ディスク用領域と、波長λ4の光束を第4光ディスクの情報記録面に集光せず、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光する第3光ディスク用領域と、波長λ3の光束を第3光ディスクの情報記録面に集光し、波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光する共用領域を有する態様とも言える。この態様においては、主に屈折作用を利用して第3光ディスクと第4光ディスクの互換を可能としている。
第1の態様においては、波長λ2は波長λ3と等しくてもよく、波長λ2は波長λ3と異なっていてもよい。
第2の態様としては、第2対物レンズ部が、光軸を含む中央領域と、中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも2つの領域に分割され、中央領域と周辺領域とは、それぞれ複数の輪帯を含み、中央領域を通過した波長λ2の光束は、第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、中央領域を通過した波長λ3の光束は、第4光ディスクの情報記録面に集光し、周辺領域を通過した波長λ2の光束は、第3光ディスクの情報記録面に集光するが、周辺領域を通過した波長λ3の光束は、第4光ディスクの情報記録面に集光しない態様が挙げられる。第2対物レンズ部の中央領域も周辺領域も光路差付与構造を有することが好ましい。
例えば、第3光ディスクとしてDVD、第4光ディスクとしてCDを用いる場合、中央領域はNA4以下の領域であることが好ましい。また、中央領域を波長λ2の光束および波長λ3の光束が通過する際に回折光が発生することが好ましく、波長λ2の光束においても波長λ3の光束においても同じ次数の回折光が最も多く発生することが好ましい。従って、この態様においては、主に回折作用を利用して第3光ディスクと第4光ディスクの互換を可能とすることが好ましい。
本発明の光学素子は、図5に示すように、第1光ディスク及び第2光ディスク用の本発明の単玉の第1対物レンズ部OL1と、第3光ディスク及び第4光ディスク用の対物レンズOL2とを一体的に形成している。尚、一体的に形成した対物光学素子とは、図5に示すように、第1の対物レンズ部OL1及び第2の対物レンズOL2とが融合している場合(例えば、第1対物レンズ部及び第2対物レンズ部とを有する対物光学素子を射出成形による一体成形により得る場合)だけでなく、図6〜9に示すような、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを別々に成形し、後で嵌合させたり、接着したり係合することなどによって一体化した光学素子であっても良い。
図6は、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成しているレンズユニットの一例を示している。プラスチック製の第2の対物レンズOL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する開口HLを形成しており、開口HOL内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の第1対物レンズ部OL1が光軸方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1の第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。
図7は、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成している対物光学素子の別の例を示している。プラスチック製の第2対物レンズ部OL2が、その矩形板状のフランジ部FL2に段差部STを有する切欠CTを形成しており、切欠CT内の段差部STに、フランジ部FL1を保持されるようにして、本発明のガラス製又はプラスチック製の第1の第1対物レンズ部OL1が光軸直交方向から組み付けられ、接着等により一体化されて、第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2が並列になったレンズユニットOEが形成される。
尚、図8に示すように、開口HL又は切欠CT内に段差STを形成することなく、第1の第1対物レンズ部OL1のフランジ部FL1は、フランジ部FL2の上面で支持されても良い。或いは、図9に示すように、ガラス製又はプラスチック製の第1対物レンズ部OL1と、プラスチック製の第2対物レンズ部OL2とを、別部材である保持部材Hに、それぞれ切欠CT1,CT2内の段部ST1,ST2を介して組み付けることで一体化しても良い。何れの場合も、保持部材が開口又は切欠を有し、そこに対物レンズ部を嵌め込むように配置する事が好ましい。
図10は、第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを係合して一体的に形成している対物光学素子の更に別の例を示しており、図で上方が光源側、下方が光ディスク側となっている。第2対物レンズ部OL2は、保持部材Hと一体的に形成されており、保持部材Hの開口に、第2対物レンズ部OL1が挿入されて固着されるようになっている。ここでは、第1対物レンズ部OL1の光学面は、光軸を含む第1輪帯R1と、その外側に向かって順に、第2輪帯R2、第3輪帯R3,第4輪帯R4、第5輪帯R5を形成している。第1輪帯R1,第3輪帯R3、第5輪帯R5は、点線で示すように同一の非球面AS上にあり、波長λ1の光束をBDの情報記録面上に集光するようになっている所謂第1光ディスク用領域である。一方、第2輪帯R2,第4輪帯R4は、非球面ASに対して光ディスク側に引っ込んだ形状となっていて、波長λ1の光束をHDの情報記録面上に集光する所謂第2光ディスク用領域である。
波長λ1の光束は、平行光として第1対物レンズ部に入射してもよいし、発散光若しくは収束光として第1対物レンズ部に入射してもよい。好ましくは、波長λ1の光束の、第1対物レンズ部への入射光束の倍率m1が、下記の式(11)を満たすことである。
−0.02<m1<0.02 (11)
一方で、波長λ1の光束を発散光として第1対物レンズ部に入射させる場合、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率m1が、下記の式(12)を満たすことが好ましい。
−0.10<m1<0.00 (12)
尚、第1光ディスクの記録/再生時と、第2光ディスク記録/再生時の両方において正弦条件を両立させるためには、以下の条件式(13)を満たすことが好ましい。
m11<m12 (13)
尚、m11は、第1光ディスクの記録/再生時の、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録/再生時の、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率を示す。
m11<m12 (13)
尚、m11は、第1光ディスクの記録/再生時の、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率を示し、m12は、第2光ディスクの記録/再生時の、波長λ1の光束の第1対物レンズ部への入射光束の倍率を示す。
例えば、第1光ディスクの記録/再生時には、波長λ1の光束を第1対物レンズ部に無限平行光として入射させ、第2光ディスクの記録/再生時には、波長λ1の光束を第1対物レンズ部に有限収束光として入射させる態様が、好ましい一例として挙げられる。
光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。
ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体毎、外部に取り出される方式とがある。
上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。 ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。
前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。
本発明によれば、簡単且つ低コストの構成で、BD及びHDに対して、複雑な機構を用いることなく、低コストで、同一の光束を用いるBDとHDの一つの対物光学素子での互換を可能とし、しかも、光利用効率の高い光ピックアップ装置及び対物光学素子を提供することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図11は、BD(第1の光ディスクともいう)、HD(第2の光ディスクともいう)、DVD(第3の光ディスクともいう)及びCD(第4の光ディスクともいう)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第1の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。本実施の形態においては、第2半導体レーザLD2と、第3半導体レーザLD3とが、同一の筐体内に収納された、いわゆる2レーザ1パッケージ2L1Pとなっている。
第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを一体的に有する光学素子OE(図10参照)は、レンズホルダHLDに支持されている。レンズホルダHLDは、アクチュエータACTにより少なくとも2次元的に可動に支持されている。アクチュエータACTは、光ピックアップ装置のフレーム(不図示)に対して位置調整可能に取り付けられたアクチュエータべースACTBを有している。また、図10に示すように、第1対物レンズ部は第1光ディスク用領域R1,R3,R5と第2光ディスク用領域R2,R4とを有し、R5とR4の境界が丁度NA0.65に相当する位置となっている。また、第2対物レンズ部は中央領域と周辺領域が共に光路差付与構造を有しており、中央領域と周辺領域の境界が丁度NA0.45に相当する位置となっている。
BDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。図11において、第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、第1回折格子G1を通過する。
第1回折格子G1を通過した光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1を通過し、更に第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域R1,R3,R5により集光されて、BDの保護層(厚さt1=0.1mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域を通過した光束は、BDの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1、第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、更に第1センサレンズSL1を介して第1光検出器PD1の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、BDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第1光検出器PD1上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をBDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
HDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、第1回折格子G1を通過する。
第1回折格子G1を通過した光束は、第1偏光ビームスプリッタPBS1を通過し、更に第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域R2,R4により集光されて、HDの保護層(厚さt2=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域を通過した光束は、HDの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1、第1のλ/4波長板QWP1を通過して、第1偏光ビームスプリッタPBS1で反射され、更に第1センサレンズSL1を介して第1光検出器PD1の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、HDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第1光検出器PD1上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をHDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
DVDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第2半導体レーザLD2(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、2レーザ1パッケージ2L1Pから外部へと出た後、回折補正素子DEを通過し、更に第2コリメートレンズCL2に入射して平行光束となる。第2コリメートレンズCL2から出射した光束は、第2回折格子G2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過して、更に第2のλ/4波長板QWP2を通過して、第2対物レンズ部OL2により集光されて、DVDの保護層(厚さt3=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がDVDの情報記録面に集光する。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2、第2のλ/4波長板QWP2を通過し、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、更に第2センサレンズSL2及び光軸補正素子SEを介して第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、DVDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第2光検出器PD2上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第2半導体レーザLD2からの光束をDVDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
CDに対して情報の記録/再生を行う場合について説明する。第3半導体レーザLD3(波長λ3=700nm〜800nm)から出射された光束は、2レーザ1パッケージ2L1Pから外部へと出た後、回折補正素子DEを通過し、更に第2コリメートレンズCL2に入射して平行光束となる。第2コリメートレンズCL2から出射した光束は、第2回折格子G2を通過し、更に第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過する。
第2偏光ビームスプリッタPBS2を通過した光束は、第2のλ/4波長板QWP2を通過して、第2対物レンズ部OL2により集光されて、CDの保護層(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がCDの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては1次の回折光が最も多く発生するが、当該1次の回折光は、CDの情報記録面では集光せず、フレアとなる。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2、第2のλ/4波長板QWP2を通過し、第2偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、更に第2センサレンズSL2及び光軸補正素子SEを介して第2光検出器PD2の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、CDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第2光検出器PD2上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第3半導体レーザLD3からの光束をCDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
図12は、BD(第1の光ディスクともいう)、HD(第2の光ディスクともいう)、DVD(第3の光ディスクともいう)及びCD(第4の光ディスクともいう)の全てに対して情報の記録/再生を行える、第2の実施の形態にかかる光ピックアップ装置の概略断面図である。
図12に示すように、第1対物レンズ部OL1と第2対物レンズ部OL2とを一体的に有する対物光学素子OE(図10参照)を支持するレンズホルダHLDは、アクチュエータACTにより少なくとも2次元的に可動に支持されている。アクチュエータACTは、光ピックアップ装置のフレーム(不図示)に対して、アクチュエータべースACTBを介して取り付けられている。
BDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。図12において、第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS、エキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射される。
第2のダイクロイックプリズムDP2で反射された光束は、第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域により集光されて、BDの保護層(厚さt1=0.1mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域を通過した光束は、BDの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1を通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射され、λ/4波長板QWP1、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、BDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をBDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
HDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。第1の光源としての第1半導体レーザLD1(波長λ1=380nm〜450nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は、光源から出射した光束を記録再生用のメインビームとトラッキングエラー信号検出用のサブビームに分離するための光学手段である回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS、エキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射される。
第2のダイクロイックプリズムDP2で反射された光束は、第1対物レンズ部OL1の第2光ディスク用領域により集光されて、HDの保護層(厚さt2=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。第1対物レンズ部OL1の第1光ディスク用領域を通過した光束は、HDの情報記録面に集光されない。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第1対物レンズ部OL1を通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2で反射され、λ/4波長板QWP1、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過して、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、HDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第1半導体レーザLD1からの光束をHDの情報記録面に結像するように、第1対物レンズ部OL1をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
DVDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。第2半導体レーザLD2(波長λ2=600nm〜700nm)から出射された光束は、ビームシェイパBSを通過することで光束の形状を補正された上で、第1コリメートレンズCL1に入射して平行光束となる。第1コリメートレンズCL1から出射した光束は回折格子Gを通過し、更に偏光ビームスプリッタPBS及びエキスパンダーレンズEXP及び第1のダイクロイックプリズムDP1、λ/4波長板QWPを通過し、第2のダイクロイックプリズムDP2を通過し、立ち上げミラーMで反射される。
立ち上げミラーMで反射された光束は、第2対物レンズ部OL2により集光されて、DVDの保護層(厚さt3=0.6mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においても周辺領域においても1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がDVDの情報記録面に集光する。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2のダイクロイックプリズムDP2、λ/4波長板QWP、第1のダイクロイックプリズムDP1、エキスパンダーレンズEXPを通過し、偏光ビームスプリッタPBSで反射され、更にセンサレンズSLを通過し、光軸補正素子SEを通過して光検出器PDの受光面に入射するので、その出力信号を用いて、DVDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、光検出器PD上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第2半導体レーザLD2からの光束をDVDの情報記録面に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
第3半導体レーザLD3はホログラムレーザであり、光源であるレーザチップLCと光検出器PD3がパッケージ化されている。CDに対して情報の記録及び/又は再生を行う場合について説明する。
第3半導体レーザLD3(波長λ3=700nm〜800nm)のレーザチップLCから出射された光束は、第2コリメートレンズCL2を通過して発散角を変更された後、第1のダイクロイックプリズムDP1で反射された後、λ/4波長板QWP及び第2のダイクロイックプリズムDP2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2対物レンズ部OL2により集光されて、CDの保護層(厚さt4=1.2mm)を介してその情報記録面に集光されここに集光スポットを形成する。光束が第2対物レンズ部の光路差付与構造を通過する際に、中央領域においては1次の回折光が最も多く発生し、当該1次の回折光がCDの情報記録面に集光する。一方で、周辺領域においては1次の回折光が最も多く発生するが、当該1次の回折光は、CDの情報記録面では集光せず、フレアとなる。
そして情報記録面で情報ピットにより変調されて反射した光束は、再び第2対物レンズ部OL2を通過し、立ち上げミラーMで反射され、第2のダイクロイックプリズムDP2、λ/4波長板QWPを通過し、第1のダイクロイックプリズムDP1で反射され、更に第2コリメートレンズCL2により集光されて第3半導体レーザLD3内の光検出器PD3の受光面に入射するので、その出力信号を用いて、CDに情報記録された情報の読み取り信号が得られる。
また、第3光検出器PD3上でのスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行う。この検出に基づいて、第3半導体レーザLD3からの光束をCDの情報記録面上に結像するように、第2対物レンズ部OL2をレンズホルダHLDごと移動させるように、アクチュエータACTを駆動する。
(実施例)
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例1〜5は、単玉レンズ形状の第1対物レンズ部のレンズデータである。これと組み合わせるべき第2対物レンズ部のレンズデータは、DVDとCDを互換可能なレンズであればどのような態様でも採用することができるため、レンズデータは割愛する。ここで、実施例1〜4はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスをと等しくした例であり、実施例5はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスとを異ならせた例である。実施例1〜5の中で、実施例1、5は3輪帯の実施例であり、実施例2は4輪帯の実施例であり、実施例3は5輪帯の実施例、実施例4は6輪帯の実施例である。
次に、上述の実施の形態に用いることができる実施例について説明する。実施例1〜5は、単玉レンズ形状の第1対物レンズ部のレンズデータである。これと組み合わせるべき第2対物レンズ部のレンズデータは、DVDとCDを互換可能なレンズであればどのような態様でも採用することができるため、レンズデータは割愛する。ここで、実施例1〜4はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスをと等しくした例であり、実施例5はBDのワーキングディスタンスとHDのワーキングディスタンスとを異ならせた例である。実施例1〜5の中で、実施例1、5は3輪帯の実施例であり、実施例2は4輪帯の実施例であり、実施例3は5輪帯の実施例、実施例4は6輪帯の実施例である。
尚、以降の表中のriは曲率半径、diは第i面から第i+1面までの光軸方向の位置、niは各面の屈折率を表している。尚、これ以降(表のレンズデータ含む)において、10のべき乗数(例えば、2.5×10-3)を、E(例えば、2.5×E−3)を用いて表すものとする。また、対物光学素子の光学面は、それぞれ数1式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。
ここで、X(h)は光軸方向の軸(光の進行方向を正とする)、κは円錐係数、Aiは非球面係数、hは光軸からの高さ、rは近軸曲率半径である。
(実施例1)
実施例1は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている3輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、中心の第1光ディスク用領域とその外側の第2光ディスク用領域との間の段差の量をできるだけ減らし、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図13に示す。図13(a)がBDに対する集光状態であり、図13(b)がHDに対する集光状態である。
実施例1は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている3輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、中心の第1光ディスク用領域とその外側の第2光ディスク用領域との間の段差の量をできるだけ減らし、製造しやすい設計となっている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図13に示す。図13(a)がBDに対する集光状態であり、図13(b)がHDに対する集光状態である。
表1に実施例1のレンズデータを示す。
(実施例2)
実施例2は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている4輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図14に示す。図14(a)がBDに対する集光状態であり、図14(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
実施例2は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている4輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図14に示す。図14(a)がBDに対する集光状態であり、図14(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表2に実施例2のレンズデータを示す。
(実施例3)
実施例3は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている5輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図15に示す。図15(a)がBDに対する集光状態であり、図15(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
実施例3は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている5輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、2つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図15に示す。図15(a)がBDに対する集光状態であり、図15(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表3に実施例3のレンズデータを示す。
(実施例4)
実施例4は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている6輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、3つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図16に示す。図16(a)がBDに対する集光状態であり、図16(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
実施例4は、光軸を含む最も中心の領域が第2光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、第1光ディスク用領域、第2光ディスク用領域、そして、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている6輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、3つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有しており、3つの第2光ディスク用領域も同じ非球面形状を有しており、第1光ディスク用領域と第2光ディスク用領域とは非球面形状が異なる。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図16に示す。図16(a)がBDに対する集光状態であり、図16(b)がHDに対する集光状態である。実施例1をベースに設計しているため、光軸方向の段差量も抑えられている。
表4に実施例4のレンズデータを示す。
(実施例5)
実施例5は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている3輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、BDにおけるワーキングディスタンスとHDにおけるワーキングディスタンスとを異ならせている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図17に示す。図17(a)がBDに対する集光状態であり、図17(b)がHDに対する集光状態である。
実施例5は、光軸を含む最も中心の領域が第1光ディスク用領域であり、そこから光軸直交方向の外側に向かって、順に第2光ディスク用領域、第2領域である第1光ディスク用領域が設けられている3輪帯の構造である。全ての領域が、非球面形状を有しており、2つの第1光ディスク用領域は同じ非球面形状を有している。また、BDにおけるワーキングディスタンスとHDにおけるワーキングディスタンスとを異ならせている。レンズ形状並びに、BDとHDそれぞれに対する集光状態を図17に示す。図17(a)がBDに対する集光状態であり、図17(b)がHDに対する集光状態である。
表5に実施例5のレンズデータを示す。
尚、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスとが等しい実施例1において、HD使用時における光束の入射角0.5度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が0.1622λrmsとなっている。一方、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスとが異なる実施例5において、HD使用時における光束の入射角0.5度でシミュレーションを行なったところ、波面収差の値が0.0908λrmsとなっている。従って、BD使用時におけるワーキングディスタンスとHD使用時におけるワーキングディスタンスが異なる方が、斜入射光束の波面収差の値が小さくなり、軸外特性が良好になることがわかる。
また、図18に、実施例1〜4における輪帯数とサイドローブの値との関係を表すグラフを示す。又、以下の表6に、輪帯数とサイドローブの値を載せる。図18及び表6からわかるように、輪帯数が多くなるほどサイドローブの値が少なくなっており、特に輪帯数が5か6の場合が好ましい。これ以上輪帯数を増やしても、サイドローブの値には影響が少ない一方で、輪帯数が増える分、製造が困難になるため、製造の容易さとサイドローブの良好さのバランスの観点からは、輪帯数が5又は6が好ましい事が分かる。
また、実施例1〜5における焦点距離、スポット径、ストレール比、サイドローブなどのスペックデータをまとめたものを、表7に記載する。
A1 第1領域
A2 第2領域
BA1,BA2 BD専用領域
HA HD専用領域
OA 光軸
CL コリメートレンズ
CL1 第1コリメートレンズ
CL2 第2コリメートレンズ
CS 補正面
CT 切欠
CT1,CT2 切欠
DE 回折補正素子
DP1 第1ダイクロイックプリズム
DP2 第2ダイクロイックプリズム
EXP エキスパンダーレンズ
FL1 フランジ部
FL2 フランジ部
G 回折格子
G1 第1回折格子
G2 第2回折格子
H 保持部材
HA 第1光ディスク用領域
HD 第2光ディスク用領域
HE 枠体
HL 開口
HLD レンズホルダ
HOL 開口
LC レーザチップ
LD 半導体レーザ
LD 青紫色半導体レーザ
LD1 第1の半導体レーザ
LD2 第2の半導体レーザ
LD3 第3の半導体レーザ
M 立ち上げミラー
OE 対物光学素子
OL1 第1対物レンズ部
OL2 第2対物レンズ部
PBS 偏光ビームスプリッタ
PBS1 第1偏光ビームスプリッタ
PBS2 第2偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器又は受光素子
PD1 第1光検出器
PD2 第2光検出器
PD3 第3光検出器
QWP λ/4波長板
QWP1 第1のλ/4波長板
QWP2 第2のλ/4波長板
R1 輪帯
R2 輪帯
R3 輪帯
R4 輪帯
R5 輪帯
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
SE 光軸補正素子
SL センサレンズ
SL1 センサレンズ
SL2 センサレンズ
ST 段差
ST1,ST2 段部
A2 第2領域
BA1,BA2 BD専用領域
HA HD専用領域
OA 光軸
CL コリメートレンズ
CL1 第1コリメートレンズ
CL2 第2コリメートレンズ
CS 補正面
CT 切欠
CT1,CT2 切欠
DE 回折補正素子
DP1 第1ダイクロイックプリズム
DP2 第2ダイクロイックプリズム
EXP エキスパンダーレンズ
FL1 フランジ部
FL2 フランジ部
G 回折格子
G1 第1回折格子
G2 第2回折格子
H 保持部材
HA 第1光ディスク用領域
HD 第2光ディスク用領域
HE 枠体
HL 開口
HLD レンズホルダ
HOL 開口
LC レーザチップ
LD 半導体レーザ
LD 青紫色半導体レーザ
LD1 第1の半導体レーザ
LD2 第2の半導体レーザ
LD3 第3の半導体レーザ
M 立ち上げミラー
OE 対物光学素子
OL1 第1対物レンズ部
OL2 第2対物レンズ部
PBS 偏光ビームスプリッタ
PBS1 第1偏光ビームスプリッタ
PBS2 第2偏光ビームスプリッタ
PD 光検出器又は受光素子
PD1 第1光検出器
PD2 第2光検出器
PD3 第3光検出器
QWP λ/4波長板
QWP1 第1のλ/4波長板
QWP2 第2のλ/4波長板
R1 輪帯
R2 輪帯
R3 輪帯
R4 輪帯
R5 輪帯
RL1 情報記録面
RL2 情報記録面
SE 光軸補正素子
SL センサレンズ
SL1 センサレンズ
SL2 センサレンズ
ST 段差
ST1,ST2 段部
Claims (15)
- 単一又は複数の光源と、第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを有し、前記第1対物レンズ部は、波長λ1の光束を厚さt1の保護層を有する第1光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ1の光束を厚さt2(t1<t2)の保護層を有する第2光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行い、前記第2対物レンズ部は、波長λ2(λ1<λ2)の光束を厚さt3(t3≧t2)の保護層を有する第3光ディスクの情報記録面上に集光させ、前記波長λ3(λ2≦λ3)の光束を厚さt4(t3<t4)の保護層を有する第4光ディスクの情報記録面上に集光させることによって情報の記録及び/又は再生を行う光ピックアップ装置用の光学素子において、
前記光学素子は前記第1対物レンズ部と前記第2対物レンズ部とを組み合わせてなり、
前記第1対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有し、当該複数の輪帯は、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも1つの第1光ディスク用領域と、通過した前記波長λ1の光束が前記第2光ディスクの情報記録面に集光し、通過した前記波長λ1の光束が前記第1光ディスクの情報記録面には集光しない少なくとも1つの第2光ディスク用領域とを含み、
前記第2対物レンズ部の光学面は、光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を有することを特徴とする光学素子。 - 前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯における光軸を含む中央の輪帯は、通過した前記波長λ2の光束が前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、通過した前記波長λ3の光束が前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、光軸を含んだ中央の輪帯よりも外側に形成した輪帯は、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記第2対物レンズ部における前記複数の輪帯のうち、最も外側に形成した輪帯は、前記波長λ4の光束を前記第4光ディスクの情報記録面に集光せず、前記波長λ3の光束を前記第3光ディスクの情報記録面に集光することを特徴とする請求項1に記載の光学素子。 - 前記波長λ2は、前記波長λ3と等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子。
- 前記波長λ2は、前記波長λ3と異なり、
前記光源は、前記波長λ2の光束を出射する第1の発光部と、前記波長λ3の光束を出射する第2の発光部とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子。 - 前記第1の発光部と前記第2の発光部とは、同一のパッケージに収容されていることを特徴とする請求項4に記載の光学素子。
- 前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子。
- 前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は偶数であり、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は奇数であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子。
- 前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に偶数であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子。
- 前記第1対物レンズ部の前記複数の輪帯の数と、前記第2対物レンズ部の前記複数の輪帯の数は、共に奇数であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子。
- 前記第2対物レンズ部は、光軸を含む中央領域と、当該中央領域よりも外側に配置された周辺領域とを含む少なくとも2つの領域に分割され、
前記中央領域と前記周辺領域とは、それぞれ前記複数の輪帯を含み、
前記中央領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光すると共に、前記中央領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光し、
前記周辺領域を通過した前記波長λ2の光束は、前記第3光ディスクの情報記録面に集光するが、前記周辺領域を通過した前記波長λ3の光束は、前記第4光ディスクの情報記録面に集光しないことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。 - 前記第2対物レンズ部の前記周辺領域には、通過する光束の波長に応じて光路差を付与する光路差付与構造が形成されていることを特徴とする請求項10に記載の光学素子。
- 第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とは一体成形により、一体的に形成されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の光学素子。
- 第1対物レンズ部と第2対物レンズ部とを係合して一体的に形成していることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の光学素子。
- 前記第1対物レンズ部はガラス製であり、前記第2対物レンズ部はプラスチック製であることを特徴とする請求項13に記載の光学素子。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の光学素子を用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007289588A JP2009037717A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-07 | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007069842 | 2007-03-19 | ||
JP2007182778 | 2007-07-12 | ||
JP2007289588A JP2009037717A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-07 | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009037717A true JP2009037717A (ja) | 2009-02-19 |
Family
ID=40439477
Family Applications (6)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007261801A Pending JP2009037715A (ja) | 2007-03-19 | 2007-10-05 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2007271397A Pending JP2009037716A (ja) | 2007-03-19 | 2007-10-18 | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
JP2007289588A Pending JP2009037717A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-07 | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
JP2007293469A Pending JP2009037718A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-12 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2007303895A Pending JP2009037719A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-26 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2008018844A Pending JP2009037721A (ja) | 2007-03-19 | 2008-01-30 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007261801A Pending JP2009037715A (ja) | 2007-03-19 | 2007-10-05 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2007271397A Pending JP2009037716A (ja) | 2007-03-19 | 2007-10-18 | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 |
Family Applications After (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007293469A Pending JP2009037718A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-12 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2007303895A Pending JP2009037719A (ja) | 2007-03-19 | 2007-11-26 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
JP2008018844A Pending JP2009037721A (ja) | 2007-03-19 | 2008-01-30 | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (6) | JP2009037715A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011013339A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 日立マクセル株式会社 | 光ピックアップレンズ |
US8681593B2 (en) * | 2010-03-25 | 2014-03-25 | Panasonic Corporation | Objective lens, optical head and optical disk device |
DE102011008192A1 (de) * | 2011-01-10 | 2012-07-12 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Umwandlung von Laserstrahlung in Laserstahlung mit einem M-Profil |
-
2007
- 2007-10-05 JP JP2007261801A patent/JP2009037715A/ja active Pending
- 2007-10-18 JP JP2007271397A patent/JP2009037716A/ja active Pending
- 2007-11-07 JP JP2007289588A patent/JP2009037717A/ja active Pending
- 2007-11-12 JP JP2007293469A patent/JP2009037718A/ja active Pending
- 2007-11-26 JP JP2007303895A patent/JP2009037719A/ja active Pending
-
2008
- 2008-01-30 JP JP2008018844A patent/JP2009037721A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009037719A (ja) | 2009-02-19 |
JP2009037718A (ja) | 2009-02-19 |
JP2009037716A (ja) | 2009-02-19 |
JP2009037721A (ja) | 2009-02-19 |
JP2009037715A (ja) | 2009-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010013616A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP4736071B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 | |
JP2013051024A (ja) | 対物光学素子 | |
JP4193915B2 (ja) | 光ピックアップ装置及び光ピックアップ装置用の対物光学素子 | |
JP2009129515A (ja) | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP2009110591A (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP2009037717A (ja) | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP4400326B2 (ja) | 光ピックアップ光学系、光ピックアップ装置及び光ディスクドライブ装置 | |
WO2010089933A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP2007242113A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JPWO2008146675A1 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
WO2010067733A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
WO2011114895A1 (ja) | 対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP4706481B2 (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JPWO2009057415A1 (ja) | 対物レンズ及び光ピックアップ装置 | |
JP2009181645A (ja) | 対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP2011248936A (ja) | 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 | |
JP2005293770A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JPWO2009051019A1 (ja) | 光ピックアップ装置、光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光情報記録再生装置 | |
JPWO2008114593A1 (ja) | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 | |
WO2010116852A1 (ja) | 対物レンズ、カップリング素子及び光ピックアップ装置 | |
WO2009122896A1 (ja) | 光ピックアップ装置用の対物光学素子及び光ピックアップ装置 | |
JP2009015950A (ja) | 光ピックアップ装置用の補正素子、対物光学素子ユニット及び光ピックアップ装置 | |
JP2009217866A (ja) | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 | |
JP2009134791A (ja) | 光ピックアップ装置及び対物光学素子 |